JP3659891B2

JP3659891B2 - 潤滑対象部診断システム及び潤滑対象部診断方法

Info

Publication number: JP3659891B2
Application number: JP2001005505A
Authority: JP
Inventors: 雅彦川畑; 義憲佐々木; 大貴小田原
Original assignee: トライボ・テックス株式会社
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2021-01-12
Also published as: JP2002214223A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は潤滑対象部診断システム及び診断方法に関し、更に詳しく言えば、発電機等の大型の設備機械等に使用される潤滑対象部の潤滑状態を短時間で正確に診断し得る診断システム及び診断方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の潤滑対象部の診断システムとして、特開平１０−１９７８８号公報に開示されたものがあり、これは、自動車のエンジンオイルに含まれるスーツ（カーボン微粒子）の粒子数の検出により粒子濃度を測定する一方、粒子径の検出により粒子の大きさの分布状態を示す粒径分布（従来公報の図１０参照）を算出し、この粒径分布からエンジンオイルの劣化状態と共に潤滑対象部の摩耗状態を判定するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発電機等の大型の設備機械では、潤滑剤（例えば、潤滑油）が付与される潤滑対象部（例えば、軸受部）が複数あり、これら各潤滑対象部毎で良好な潤滑状態であると考えられる粒径分布状態は夫々異なっていた。従って、この大型の設備機械に上記従来の診断システムを採用しても、単なる粒径分布のみからでは一義的に各潤滑対象部の潤滑状態を診断することは困難であるといった問題があった。
また、各潤滑対象部で、異常な潤滑状態を示す特徴的サイズの粒子は、その潤滑剤中に含まれる全粒子数に対して極めて少なく、上記従来の単なる粒径分布でその変化を捕らえることは困難であり、より正確な診断ができないといった問題があった。
【０００４】
さらに、大型の設備機械では、人手により潤滑剤のサンプリング及び分析が行われていることが現状であるが、１つの設備機械に対して複数の潤滑対象部があるため人為的労力が大きく、また、連続的なサンプリングが不可能なため、やはり短時間で正確な診断ができないといった問題があった。
【０００５】
以上より本発明は、上記従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、発電機等の大型の設備機械に使用される潤滑対象部の潤滑状態を短時間で正確に診断し得る診断システム及び診断方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の潤滑対象部診断システムは、潤滑剤中に含まれる微粒子の粒子径毎の粒子数から求まる粒径分布に基づいて潤滑対象部の潤滑状態を診断する潤滑対象部診断システムであって、前記粒径分布の時間経過に伴う変化の比率を示す粒径分布比を算出する演算手段と、該演算手段で算出される粒径分布比を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。従って、請求項１記載の発明によれば、演算手段によって算出される粒径分布比が表示される。
【０００７】
請求項２記載の発明の潤滑対象部診断システムは、潤滑剤中に含まれる微粒子の粒子径毎の粒子数から求まる粒径分布に基づいて潤滑対象部の潤滑状態を診断する潤滑対象部診断システムであって、前記粒径分布の時間経過に伴う変化の比率を示す粒径分布比を算出する演算手段と、該演算手段で算出される粒径分布比に基づいて潤滑対象部の潤滑状態を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。従って、請求項２記載の発明によれば、算出される粒径分布比に基づいて潤滑対象部の潤滑状態が自動的に診断判定される。
【０００８】
請求項３記載の発明の潤滑対象部診断システムは、請求項２記載の発明の潤滑対象部診断システムにおいて、複数の潤滑対象部を有する設備機械の駆動を遠隔制御する管理コンピュータを備え、前記演算手段と前記判定手段とを備えて成る診断装置を、複数の潤滑対象部に応じて設備機械側に複数設けると共に、該診断装置に、その判定手段によって潤滑対象部の異常を判定したとき、その異常信号を管理コンピュータへ送信する送信手段を備えたことを特徴とする。従って、請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明の作用に加え、各診断装置と対応する潤滑対象部に異常があったとき、診断装置から異常を知らせる信号が管理コンピュータへ送信される。
【０００９】
請求項４記載の発明の潤滑対象部診断システムは、請求項２記載の発明の潤滑対象部診断システムにおいて、複数の潤滑対象部を有する設備機械の駆動を遠隔制御する管理コンピュータを備えると共に、該管理コンピュータに前記判定手段を備え、前記演算手段を備えて成る診断装置を、複数の潤滑対象部に応じて設備機械側に複数設けると共に、該診断装置に、その演算手段で算出される粒径分布比と共に粒径分布を管理コンピュータへ送信する送信手段を備えたことを特徴とする。従って、請求項４記載の発明によれば、請求項２記載の発明の作用に加え、各診断装置で算出される粒径分布比と共に粒径分布が管理コンピュータへ送信され、この管理コンピュータによって各潤滑対象部の潤滑状態が診断判定される。
【００１０】
請求項５記載の発明の潤滑対象部診断システムは、請求項３又は４記載の発明の潤滑対象部診断システムにおいて、前記管理コンピュータに、前記潤滑対象部の異常時に、該異常のあった潤滑対象部に係る駆動を停止する駆動停止手段を備えたことを特徴とする。従って、請求項５記載の発明によれば、請求項３又は４記載の発明の作用に加え、管理コンピュータは、潤滑対象部の異常を検知あるいは判断したとき、潤滑対象部に係る駆動を停止する。
【００１１】
請求項６記載の発明の潤滑対象部診断方法は、潤滑剤中に含まれる微粒子の粒子径毎の粒子数から粒径分布を算出する第１の演算工程と、この第１の演算工程で算出された粒径分布に基づいて、その粒径分布の時間経過に伴う変化の比率を示す粒径分布比を算出する第２の演算工程とを備え、この第２の演算工程で算出される粒径分布比に基づいて潤滑対象部の潤滑状態を診断判定することを特徴とする。
【００１２】
請求項７記載の発明の潤滑対象部診断方法は、請求項６記載の発明の潤滑対象部診断方法において、前記第１の演算工程で算出された粒径分布に基づいて潤滑対象部の潤滑状態を診断判定した後、前記第２の演算工程で算出される粒径分布比に基づいて潤滑対象部の潤滑状態を診断判定することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した潤滑対象部診断システムの一実施例を図１〜図６に従って説明する。
【００１４】
１．本診断システムの全体構成
図１は、本発明の潤滑対象部診断システムの全体構成を概念的に示すブロック図である。同図において、発電所では、複数の発電機Ａ,Ｂ及び１つの管理センタ２０が設置されている。各発電機Ａ,Ｂには、複数の軸受部ＱＡ１〜ＱＡ４,ＱＢ１〜ＱＢ４（以下、略してＱＡ,ＱＢと記載する）が設けられており、また、それら複数の軸受部ＱＡ,ＱＢに対応して発電機Ａ,Ｂ側には複数の診断装置ＰＡ１〜ＰＡ４,ＰＢ１〜ＰＢ４（以下、略してＰＡ,ＰＢと記載する）が設けられている。各診断装置ＰＡ,ＰＢは、例えば、ＬＡＮ（Ｌocal Ａrea Ｎetwork）にて構成されるコンピュータネットワーク８（以下、単にネットワーク８と記載する）を介して管理センタ２０内に設置される後述する管理コンピュータ１に接続されている。
【００１５】
（１）診断装置
図２に示すように、上記軸受部ＱＡ（ＱＢ）は、例えばタービンの回転軸３を回転自在に支持する軸受４と、この軸受４の周囲を密閉し、かつ、潤滑油６が供給されるハウジング５とを備えている。このハウジング５には、流入出管１１を介して診断装置ＰＡ（ＰＢ）が接続され、この診断装置ＰＡ（ＰＢ）によって潤滑油６をリアルタイムで採取し得るようになっている。この診断装置ＰＡ（ＰＢ）は、採取した潤滑油６中の粒子数及び粒子径を検出する検出手段１０と、モニタ１３と、制御手段１２とを備えて構成される。尚、上記検出手段１０による粒子数及び粒子径の検出は、周知の技術であり、例えば、レーザーダイオード等の光源を使用し、光遮断方式で行われるようになっている。
【００１６】
また、上記制御手段１２は、ＣＰＵ１２ａ、ＲＯＭ１２ｂ及びＲＡＭ１２ｃからなり、ＲＯＭ１２ｂに保存された制御プログラムに従ってＣＰＵ１２ａが各種処理動作を実行し、また、ＲＡＭ１２ｃはデータの一時保存等に使用される。そして、上記制御手段１２によって後述する演算、表示、判定、送信処理等の各種処理が実行されるようになっている。
【００１７】
（２）診断装置ＰＡ,ＰＢにおける各種処理内容
図３に示すように、ステップＳ１では、前記検出手段１０によって粒子数及び粒子径が検出される。また、ステップＳ２では、ステップＳ１で検出される粒子数及び粒子径に基づいて、その粒子の大きさの分布状態を示す粒径分布（図５に示す）が算出される。また、ステップＳ３では、ステップＳ２で算出された粒径分布がモニタ１３に表示される。また、ステップＳ４、Ｓ５では、ステップＳ２で算出される粒径分布に基づき、粒子数を計測して潤滑油の汚染度が判定される。これは、潤滑対象部の診断開始時の初期条件として良好な潤滑状態でない場合が考えられるためである。また、ステップＳ６（演算手段として例示する）では、ステップＳ２で算出される粒径分布に基づいて、その粒径分布の時間経過に伴う変化の比率を表す粒径分布比（図６に示す）が算出される。ここで、この粒径分布比は、注目している特徴的サイズの粒径Ａμｍ，Ｂμｍの時間経過に伴う変化の比率が表される。また、粒径分布比の具体的な算出方法の一例として、基準となる粒子径サイズ毎の粒子数（例えば、モニタリングする前に通常運転中のデータとして取得した値）を分母にとり、ｎ時間後の油中の粒子径サイズ毎の粒子数を分子にとって、粒径分布比が求められる。つまり、基準とした正常な値と、時間経過に伴って変化した値とを比較して粒径分布比が求められることとなる。尚、上記注目している粒径のサイズは特に問わず、また、その個数も３つ以上の複数や１つであってもよい。また、粒径分布比の算出方法は、上記具体例に限定されることなく、様々な手法を用いてよい。
【００１８】
また、ステップＳ７（表示手段として例示する）では、ステップＳ６で算出される粒径分布比がモニタ１３に表示される。また、ステップＳ８、Ｓ９（判定手段として例示する）では、ステップＳ６で算出される粒径分布比に基づいて潤滑対象部の潤滑状態が判定される。ここで、その判定方法として、図６に示すように、ステップＳ３で算出される粒径分布比において、注目している粒径Ａμｍ，Ｂμｍの時間経過に伴う変化の比率が、予め設定される所定のしきい値を超えたとき、潤滑対象部の潤滑状態が異常であると判定される。また、ステップＳ１０（送信手段として例示する）では、潤滑対象部の潤滑状態が異常であると判定されたとき（ステップＳ９でＹＥＳ判定のとき）、その異常信号が管理コンピュータ１へ出力送信される。
【００１９】
（３）管理コンピュータ１における各種処理内容
図４に示すように、ステップＳ１１では、管理コンピュータ１によって各発電機Ａ,Ｂの運転駆動及び停止が遠隔制御されるようになっている。また、ステップＳ１２（駆動停止手段として例示する）では、上記診断装置ＰＡ（ＰＢ）から送信される異常信号を受信したとき（ステップＳ１２でＹＥＳ判定のとき）、異常潤滑状態である軸受部ＱＡ（ＱＢ）の駆動に係る発電機Ａ,Ｂの運転駆動が停止される。
【００２０】
２．潤滑対象部診断システムの作用
先ず、診断装置ＰＡ（ＰＢ）においては、図２に示すように、軸受部ＱＡ（ＱＢ）より流入出管１１を介して潤滑油６が診断装置ＰＡ（ＰＢ）内に取り込まれ、その採取される潤滑油６中の粒子数及び粒子径が検出手段１０によって検出される（図３に示すステップＳ１）。次に、診断装置ＰＡ（ＰＢ）の制御手段１２は、検出手段１０による各検出値に基づいて粒径分布を算出し（ステップＳ２）、この粒径分布（図５に示す）をモニタ１３に表示する（ステップＳ３）。ここで、必要に応じて保守作業員等がそのモニタ１３画面を見ながら潤滑油の汚染度を独自に判断することができる。その後、診断装置ＰＡ（ＰＢ）の制御手段１２は、この粒径分布から粒子数を計測して潤滑油の汚染度を判定する（ステップＳ４、Ｓ５）。このとき、潤滑油の汚染度が許容値を超えている場合（ステップＳ５でＹＥＳ判定の際）には、診断装置ＰＡ（ＰＢ）の制御手段１２は、ネットワーク８を介して異常信号を管理コンピュータ１へ送信する（ステップＳ１０）。
【００２１】
そして、上記ステップＳ４、Ｓ５で異常でないと判定された場合（ステップＳ５でＮＯ判定の際）には、上記ステップＳ２において、粒径分布の時間経過に伴う変化の比率を示す粒径分布比を算出し（ステップＳ６）、その粒径分布比をモニタ１３へ表示させる（ステップＳ７）。ここで、必要に応じて保守作業員等がそのモニタ画面を見ながら軸受部の潤滑状態を独自に判断することができる。次いで、診断装置ＰＡ（ＰＢ）の制御手段１２は、算出された粒径分布比において、注目している粒径Ａμｍ，Ｂμｍの時間経過に伴う変化の比率が所定のしきい値を超えたかどうかを判定する。そして、その変化の比率がしきい値を超えていなければ軸受部ＱＡ（ＱＢ）の潤滑状態は正常であると判定し、また、その変化の割合がしきい値を超えていれば軸受部ＱＡ（ＱＢ）の潤滑状態が異常であると判定する（ステップＳ８、Ｓ９）。
【００２２】
そして、上記ステップＳ８、Ｓ９で異常であると判定された際（ステップＳ９でＹＥＳ判定の際）には、診断装置ＰＡ（ＰＢ）の制御手段１２は、ネットワーク８を介して異常信号を管理コンピュータ１へ送信する（ステップＳ１０）。また、上記ステップＳ８、Ｓ９で正常であると判定された際（ステップＳ９でＮＯ判定の際）には、再び、ステップＳ１に戻り、流出入管１１により新たに診断装置ＰＡ（ＰＢ）内へ取り込まれる潤滑油６中の粒子数及び粒子径が検出され、以後上述の作用が繰り返し行われる。
【００２３】
次に、管理コンピュータ１においては、通常は各発電機Ａ,Ｂの運転制御がなされ（ステップＳ１１）、上述のように、診断装置ＰＡ（ＰＢ）から送信される異常信号を受信した際（ステップＳ１２でＹＥＳ判定の際）に、管理コンピュータ１は、異常の発生した軸受部ＱＡ（ＱＢ）に係る発電機Ａ,Ｂの運転駆動を停止させる（ステップＳ１３）。また、診断装置ＰＡ（ＰＢ）から異常信号が送信されない場合（ステップＳ１２でＮＯ判定の際）は、通常の発電機Ａ,Ｂの運転制御が継続して行われる。
【００２４】
３．実施例の効果
このような潤滑対象部診断システムでは、先ず、粒径分布から潤滑油の汚染度を診断するようにしたので、仮に潤滑対象部の診断開始時の初期条件として良好な潤滑状態でない場合においてもこれを診断できる。また、良好な潤滑状態を示す粒径分布の粒径分布比を算出するようにしたので、軸受部ＱＡ（ＱＢ）の潤滑状態の変化を感度よく検出することができ、特に、複数の軸受部ＱＡ（ＱＢ）で、良好な潤滑状態を示す粒径分布状態が夫々異なる場合であっても、潤滑状態の変化を一義的に検出することができる。また、診断装置ＰＡ（ＰＢ）において、注目している粒径Ａμｍ，Ｂμｍの時間経過に伴う変化の比率（割合）を表す粒径分布比（図６に示す）を算出するようにしたので、大型な発電機Ａ,Ｂにおける軸受部ＱＡ（ＱＢ）の潤滑状態を詳細に数値化することができ、その軸受部ＱＡ（ＱＢ）の潤滑状態を短時間でより正確に判断することができる。また、診断装置ＰＡ（ＰＢ）が粒径分布比に基づいて潤滑状態を自動的に判定し、その判定結果に基づく異常信号を管理センタ２０の管理コンピュータ１へ送信しているので、人手をかけずに、より短時間で正確に潤滑状態を診断できる。また、多数ある軸受部ＱＡ（ＱＢ）を管理センタ２０で集中監視することができる。さらに、軸受部ＱＡ（ＱＢ）の潤滑状態に異常があった場合、管理コンピュータ１がその軸受部ＱＡ（ＱＢ）に係る駆動を自動的に停止するようにしているので、異常に対する対応を迅速に行うことができ、ひいては、安全運転を行い得る。
【００２５】
尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、本実施例では、大型な設備機械として発電機Ａ,Ｂを例示したが、これに限定されることなく、工作機械、建設機械、航空機械等であってもよい。また、潤滑対象部として軸受部ＱＡ,ＱＢを例示したが、これに限定されることなく、油圧シリンダ部やエンジン部等であってもよい。また、本実施例では、潤滑対象部を潤滑油（潤滑剤）が付与される軸受部ＱＡ,ＱＢで構成したが、潤滑対象部をいわゆる空気軸受部で構成し、その空気（潤滑剤）中の粒子数の変化を捕らえ潤滑状態を診断するようにしてもよい。つまり、単位体積当たりの摩耗粒子数を測定できれば、いかなる潤滑剤であっても利用できる汎用性に優れた診断システム・方法であるといえる。また、本実施例では、診断装置ＰＡ（ＰＢ）によって随時潤滑油を採取してリアルタイムで潤滑状態を診断するようにしたが、バッチ式で診断してもよく、例えば、ベアリングに対してグリース（潤滑剤）を付与して構成される潤滑対象部の潤滑状態を診断することもできる。
【００２６】
また、本実施例では、注目している粒径Ａμｍ，Ｂμｍの時間経過に伴う変化の比率を表す粒径分布比（図５に示す）を算出するようにしたが、これに限定されることなく、例えば、図７に示すように、粒径分布全体の時間経過に伴う変化の比率を表す粒径分布比を算出するようにしてもよい。このように構成すれば、その全体形状が比較的シャープな山形を示す粒径分布比を得ることができ、その粒径分布比のピーク値が所定のしきい値を超えたかどうか、またはピーク値が大きい粒径へ変化しているかどうかで潤滑対象部の潤滑状態を判定診断することができる。また、本実施例では、図５、６に示すように粒径分布及び粒径分布比を表として算出するようにしたが、数値データのみを算出するようにしてもよい。
【００２７】
また、本実施例では、診断装置ＰＡ（ＰＢ）のモニタ１３に粒径分布比を表示するようにしているが、診断装置ＰＡ（ＰＢ）の演算手段で算出される粒径分布比を管理コンピュータ１へ送信する送信手段を備え、管理コンピュータ１に、その送信手段で送信される粒径分布比を受信して表示させる表示手段を備えて構成してもよい。また、診断装置ＰＡ（ＰＢ）の判定手段によって潤滑対象部の異常が判定されたとき、その異常を報知する報知手段（例えば、パトライト等）を備えて構成してもよく、さらに、管理コンピュータ１に、その報知手段に報知指令を出力送信する報知指令送信手段を備えて構成してもよい。このように構成すれば、管理センタにおいて多数の潤滑対象部に対する集中監視及び異常対処をより一層確実に実施することができる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１、２記載の発明によれば、潤滑対象部の潤滑状態をより短時間で正確に診断することができる。
請求項３、４記載の発明によれば、請求項２記載の発明の効果に加え、多数の潤滑対象部の潤滑状態を集中監視できる。
請求項５記載の発明によれば、請求項３又は４記載の発明の効果に加え、異常時に設備機械の運転を迅速に停止できる。
請求項６，７記載の発明によれば、潤滑対象部の潤滑状態をより短時間で正確に診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】潤滑対象部診断システムの概略構成を説明するためのブロック図である。
【図２】診断装置の構成の詳細を説明するためのブロック図である。
【図３】診断装置側の作用を説明するためのフローチャート図である。
【図４】管理コンピュータ側の作用を説明するためのブロック図である。
【図５】粒径分布を示す図である。
【図６】粒径分布比を示す図である。
【図７】粒径分布比の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１；管理コンピュータ、１２；制御装置、Ａ,Ｂ；発電機（設備機械）、ＱＡ１〜ＱＡ４（ＱＢ１〜ＱＢ４）；軸受部（潤滑対象部）、ＰＡ１〜ＰＡ４（ＰＢ１〜ＰＢ４）；診断装置

Claims

潤滑剤中に含まれる微粒子の粒子径毎の粒子数から求まる粒径分布に基づいて潤滑対象部の潤滑状態を診断する潤滑対象部診断システムであって、
前記粒径分布の時間経過に伴う変化の比率を示す粒径分布比を算出する演算手段と、該演算手段で算出される粒径分布比を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする潤滑対象部診断システム。
潤滑剤中に含まれる微粒子の粒子径毎の粒子数から求まる粒径分布に基づいて潤滑対象部の潤滑状態を診断する潤滑対象部診断システムであって、
前記粒径分布の時間経過に伴う変化の比率を示す粒径分布比を算出する演算手段と、該演算手段で算出される粒径分布比に基づいて潤滑対象部の潤滑状態を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする潤滑対象部診断システム。
複数の潤滑対象部を有する設備機械の駆動を遠隔制御する管理コンピュータを備え、
前記演算手段と前記判定手段とを備えて成る診断装置を、複数の潤滑対象部に応じて設備機械側に複数設けると共に、該診断装置に、その判定手段によって潤滑対象部の異常を判定したとき、その異常信号を管理コンピュータへ送信する送信手段を備えた請求項２記載の潤滑対象部診断システム。
複数の潤滑対象部を有する設備機械の駆動を遠隔制御する管理コンピュータを備えると共に、該管理コンピュータに前記判定手段を備え、
前記演算手段を備えて成る診断装置を、複数の潤滑対象部に応じて設備機械側に複数設けると共に、該診断装置に、その演算手段で算出される粒径分布比と共に粒径分布を管理コンピュータへ送信する送信手段を備えた請求項２記載の潤滑対象部診断システム。
前記管理コンピュータに、前記潤滑対象部の異常時に、該異常のあった潤滑対象部に係る駆動を停止する駆動停止手段を備えた請求項３又は４記載の潤滑対象部診断システム。
潤滑剤中に含まれる微粒子の粒子径毎の粒子数から粒径分布を算出する第１の演算工程と、この第１の演算工程で算出された粒径分布に基づいて、その粒径分布の時間経過に伴う変化の比率を示す粒径分布比を算出する第２の演算工程とを備え、この第２の演算工程で算出される粒径分布比に基づいて潤滑対象部の潤滑状態を診断判定することを特徴とする潤滑対象部診断方法。
前記第１の演算工程で算出された粒径分布に基づいて潤滑対象部の潤滑状態を診断判定した後、前記第２の演算工程で算出される粒径分布比に基づいて潤滑対象部の潤滑状態を診断判定する請求項６記載の潤滑対象部診断方法。